第十五章 从测算家庭电费说起第一节 科学探究 :

电流做功与哪些因素有关

① 了解常见用电器工作时能量的转化，会利用电能表测量电功。② 知道电流做功跟哪些因素有关。③ 知道电功的计算公式、单位，并能进行简单的计算。

教学目标

水流可以推动小船运动做功 , 电流会做功吗 ?

电流流经用电器做功了吗 ?

类比后猜测

请思考 :

它们是利用电流来 ____的 , 它们是利用电流的__ 效应来工作的 . 它们在工作的过程中把电能转化 ___ 能

做功热

内

它们是利用电流的 效应来使电动机和电风扇工作的 . 它们在工作的过程中把电能转化 ____能。 机械

磁

给手机电池或铅蓄电池等充电，是利用了电流的 效应。在此过程中，把电能转化为 能。化学化学

•电流通过导体会产生各种效应，如 : 电流的热效应，磁效应 , 化学效应 .•电流通过导体产生各种电流效应的过程就是电流做功的过程 . 电流做功的过程就是 电能转化成其他形式的能的过程 .

电流做功的实质

你家消耗的电能怎样测出来 ? 用什么仪器 ?请阅读课本怎样测算家庭电费 ( 注意“加油站”）

单相电能表技术参数电压 :220V电流规格 :5(10)A频率 :50HZ每千瓦时转数 :1200r/(KW·h)

1. 电能表上标有“ 220V ， 5 （ 10 ） A” 的字样表示额定电压为 220V ；5A 的意义： ；10A 的意义： 。可以用在最大功率为 220V×5A ＝ 1100W 的家庭电路中

长时间允许流过电能表的最大电流为 5A短时间内允许流过的最大电流为 10A

2. 电能表上的“ 1200r ／ kW·h” 字样表示： .

每消耗 1kw·h 的电能，转盘转动 1200 圈

4 2 6 7 8

4 3 7 4 4W1=______kw•h

W2=______kw•h

1 月底 :

2 月底 :

W=_____________kw•h

4267.8

4374.4

W2 -W1= 106.6

2 月份耗电：

提出问题 电流做功与哪些因素有关 ?

猜想假设电流做功与电流有关电流做功与电压有关电流做功与通电时间有关

设计实验既然电流做功的多少可能与电压、电流、通电时间有关，我们在研究时将采用 ______ 的方法。控制变量

怎样比较电功大小呢？ 电流做功的过程，是电能转化为其它形式能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为多少其它形式的能。因此，我们可以根据电流做功的过程中，转化成的其它形式能的多少（如：内能、光能、机械能等）来间接判断电流做功的多少 . 而对内能大小的判断最简单，本实验中我们就根据电流做功过程中，电能转化为内能的多少来判断电流做了多少功 . 象这种研究问题的方法叫做________转换法 小灯泡是利用电流的热效应工作的，那么在同一电路中，小灯泡越亮，说明电流做功越 。多

×A

A

×L1

L2

实验 1 ：探究电流做功与电流的关系设计电路

图1

(R1 ＞ R2)

思考：1. 两灯是串联还是并联？（ ）2. 两灯两端的电压什么关系？（ ）

现象：3. 哪个灯泡中的电流大呢？（ ）通过小灯泡的电流越大，灯泡越 ；电流越小，灯泡越 。结论：加在用电器上的电压和通电时间相同时，通过用电器的电流越大，电流做功 。

并联相等L2亮暗

越多

实验 2 ：探究电流做功与电压的关系设计电路× ×V V

L1 L2 (R1 ＞ R2)

图 2思考：1. 两灯是串联还是并联？（ ）串联2. 通过两灯的电流什么关系？（ ） 相等

现象：小灯泡两端电压越高，灯泡越 ；电压越低，灯越 。结论：亮暗通过用电器的电流和通电时间都相同时，加在用电器上的电压越高，电流做功 。越多

3. 哪个灯泡两端的电压高呢？（ ）L1

实验证明：某用电器通电时间越长，电流做功 。越多

进一步的研究表明： “ 某段电路上的电功，跟这段电路两端的 _______, 电路中的 _____ 及通电的 _____ 成正比”

电压电流 时间即： W = UIt

1 J = 1 V•A•S

焦耳定律英国物理学家焦耳做了大量的实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。

Q=I2Rt公式：

例 1 ：一电烙铁接在 220V 的电路中，通过它的电流是 350mA ，问通电 1h 消耗了多少电能？ 分析：只需求出在 1h 内的电功，就可以知道所消耗的电能 . 已知： U=220V, I=350mA=0.35A, t=3600s.

求： W= ？ 解：由电功的公式得： W=UIt

=220V× 0.35A× 3600s

=2.772×105J.

答：通电 1h ，电烙铁消耗了 2.772×105J 的电能。

例 2 ：一电动机线圈的电阻为 1Ω ，线圈两端所加电压为 2V 时，电流为 0.8A ，电动机正常工作。（ 1 ）求电动机正常工作 1min所消耗的电能；（ 2 ）求电动机正常工作 1min所产生的内能；（ 3 ）求电动机正常工作 1min所转化的机械能。

已知： U=2V, I=0.8A,R=1 Ω,t=1min=60s求： W 电 ;Q;W 机 解： W 电 =UIt=2V×0.8A×60s=96J.

Q=I2Rt=(0.8A)2×1 Ω×60s=38.4JW 机 = W 电－ Q=96J － 38.4J=57.6J

答：电动机正常工作 1min 所消耗的电能、产生的内能、转化的机械能分别为 96J 、 38.4J 、 57.6J.

练习巩固1. 电流所做的功叫 。电功2. 电功的实质：电流做功的过程就是将电能转化成 的过程。其他形式的能3. 电能的转化：在家庭中，电暖器把电能转化为 能；洗衣机把电能转化为 能；给蓄电池充电是把电能转化为 能；白炽灯照明是把电能转化为 能和 能。

内机械化学 内 光4. 电功的国际单位是 ，生活中常用 做电能的单位。 1kw·h= J.3.6×106

焦耳 千瓦时

1. 为了降低彩电的电能消耗，请你提出两条合理化建议。（ 1 ） ； （ 2 ） .

减少彩电的待机时间适当降低彩电的音量

2.(07· 内蒙古赤峰）手机、数码相机等常用充电电池作为电源，某手机电池的铭牌中有“ 3.6V 750mAh” 的字样，由此可知该电池的电压是 V ，它充足电后储存的电能是 J.

3.6

9720

1. （ 08· 江苏淮安）小华家电能表 4 月底的示数为 ，5 月底的示数为 ，则小华家 5 月份消耗的电 能 kW·h ，应付电费 元 ( 按每度电均价 0 ． 5 元计算 ) ． 40 20

2 1 7 8 2

2 1 3 8 2

3. （ 08· 大庆）在如下图所示的“探究影响电流做功的因素”的实验中，通过比较 ______________ ，我们可以比较电流做功的多少。利用图甲的电路可以得到的结论是 ________________________________________ ；利用图乙的电路可以得到的结论是___________________________________________ 。

灯泡的亮度电流和通电时间相等，灯泡两端电压越大，电流做功越多

电压和通电时间相等，通过灯泡的电流越大，电流做功越多

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